Echange d'un pion entre un neutron et un proton

[PetiteAnne]

Bonsoir,

Dans un de mes cours, j'ai comme diagrammes, un diagramme où on voit le neutron n qui échange un pion neutre avec un proton p.
Jusque là évidemment, tout va bien. Les diagrammes en soi ne posent pas problème.
C'est surtout la question 4) qui me fait le plus peur ... Est-ce que quelqu'un voudrait m'aider, s'il vous plaît ?

1) La première chose que je ne comprends pas clairement est les 2 phrases suivantes :
"D'autres amplitudes de diffusion doivent être considérées. Ces amplitudes symétrisent des angles possibles pour des même états initiaux et finaux"

2) Ensuite, justement, je ne comprends pas ce que représente ces sur les diagrammes qui sont sensés être les angles de diffusion ? Je sais bien que normalement qu'il s'agit d'angles de diffusion mais comme d'une part il y a et sur l'autre diagramme : ça me laisse dubitative ... Comment fait-on pour arriver à pareils angles ?

3) Il est écrit que la masse est dû au fait que l'isospin est conservé mais je vois pas que vient faire l'isospin par rapport à la masse ?


4)
dont je ne comprends pas les signes "+" ne le fait qu'il y ait ?
Et , pourquoi c'est au carré ? Je sais bien qu'il y a 2 sommets sur le diagramme de feynman et qu'en principe c'est pour ça, mais d'un point de vue phénoménologique, qu'est-ce qui se passe pour que ce soit g au carré qu'il faille prendre ?
M est l'amplitude de proba, il ne faut donc pas prendre M au carré, n'est ce pas, pour avoir la proba qu'une telle interaction ait lieu faut juste calculer M, c'est ça ?


Le question 4) est sans doute la plus importante mais les autres questions m'interessent beaucoup aussi alors si quelqu'un sait m'aider, ce serait hyper sympa car ces questions qui restent en suspens dans ma tête me font énormément stresser, angoisser ...

Encore une fois, merci d'avance !
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[PetiteAnne]

Un autre problème que j'ai par rapport à l'éq. de la question 4), c'est que pour l'interaction faible (et donc non plus l'interaction forte comme dans mon message ci-dessus avec l'échange d'un pion), on a que :
les interactions faibles mettent en jeu un couplage faible et l’échange des bosons de jauge W± et Z_0. Les réactions faibles sont caractérisées par une amplitude de probabilité de la forme :
Amplitude ≈
où est le carré de la quadri-impulsion transférée par l’échange du quantum.

--> car là, on a un signe moins dans le dénominateur, pourquoi ?

[curieuxdenature]

Bonjour

si ça peut t'aider, fait une recherche sur le fichier stuart0122.pdf, je n'ai pas les bases suffisantes pour tout bien comprendre mais on y parle du lien entre constante de couplage, ce fameux angle et la masse de la particule en action. C'est un fichier en rapport avec les prédictions de masses des bosons Z et W mais c'est le même principe je pense, m'enfin tu verras bien, tu as des profs pour peaufiner la bête.

[0577]

Bonjour,

je réponds aux questions que je peux comprendre sans avoir le contexte détaillé.

3) Il est écrit que la masse est dû au fait que l'isospin est conservé mais je vois pas que vient faire l'isospin par rapport à la masse ?

Si on a une symétrie entre particules, ces particules doivent avoir la même masse (par définition, une symétrie est un opérateur qui commute avec l'hamiltonien). Les trois pions forment un triplet sous le groupe d'isospin et doivent donc avoir la même masse si l'isospin est conservé. (Remarque "culturelle", à négliger pour la question: en fait, la symétrie d'isospin est violée par l'interaction électromagnétique et le pion neutre est un tout petit plus léger que les pions chargés).

4)
dont je ne comprends pas les signes "+" ne le fait qu'il y ait ?
Et , pourquoi c'est au carré ? Je sais bien qu'il y a 2 sommets sur le diagramme de feynman et qu'en principe c'est pour ça, mais d'un point de vue phénoménologique, qu'est-ce qui se passe pour que ce soit g au carré qu'il faille prendre ?
M est l'amplitude de proba, il ne faut donc pas prendre M au carré, n'est ce pas, pour avoir la proba qu'une telle interaction ait lieu faut juste calculer M, c'est ça ?

Tout d'abord, je pense que les doivent être remplacés par des . L'explication du est correcte: il y a un facteur par sommet. Je ne
comprend pas ce que veut dire ici "du point de vue phénoménologique". On peut comparer avec l'expérience et voir si les prédictions théoriques sont correctes. Pour avoir une probabilité, il faut prendre le module au carré de l'amplitude de probabilité (attention: de l'amplitude de probabilité totale du phénomène étudié: il faut sommer les amplitudes des différents diagrammes avant de prendre le carré).

Amplitude ≈
où est le carré de la quadri-impulsion transférée par l’échange du quantum.

--> car là, on a un signe moins dans le dénominateur, pourquoi ?

Le signe + ou - dépend de la signature de la métrique utilisée. Le principe physique général est qu'un propagateur
a un pôle lorsque la particule est "sur la couche de masse" ("on-shell") i.e. quand où
est la masse, l'énergie et l'impulsion spatiale. On en déduit qu'un propagateur est en
en signature (+---) et en en signature (-+++), où est la quadri-impulsion.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PetiteAnne]

Merci à tous pour toutes vos réponses !!

J'avais cherché des heures et des heures sur internet en vain et je poste mes questions ici sur le forum et quelques heures plus tard, me voilà comblée de réponses

Toutefois, il me reste à comprendre encore une chose : c'est pourquoi au dénominateur dans mon 1er message il y a || ? Ce sont les indices qui m'ennuient car je peux comprendre où je me dis que l'impulsion initiale de la particule 1 perd un peu de son impulsion du fait qu'il transmet un boson et se retrouve don avec une impulsion mais pour ce qui est de , je ne vois pas ?

[PetiteAnne]

(...) pourquoi au dénominateur dans mon 1er message il y a || ? Ce sont les indices qui m'ennuient car je peux comprendre où je me dis que l'impulsion initiale de la particule 1 perd un peu de son impulsion du fait qu'il transmet un boson et se retrouve don avec une impulsion mais pour ce qui est de , je ne vois pas ?

Pour expliciter un peu plus mon problème et dire ce que je pense mais qui apparemment est faux (ou partiellement faux, je n'en sais rien), voici ma mésaventure lors de mon exam oral (et qui explique pourquoi malgré le fait que je comprends plus de choses grâce aux réponses obtenues sur ce forum, je stresse encore à cause d'une question qui m'angoisse terriblement ...) :

(par rapport à l'interaction faible), j'ai supposé lors de mon exam oral que dans qui a dans le dénominateur de l'amplitude ,
était l'impulsion d'un quark d du neutron n qui transmet un boson W et perd l'impulsion où serait l'impulsion du quark u du proton p ainsi obtenu (à partir du neutron (un n devient un p))
et donc serait l'impulsion du boson W qui est virtuel mais apparemment c'est faux (C'est même à cause de ça que j'ai terminé avec un échec à cet exam ... --> c'est l'impulsion des quarks ).
(N.B: le boson W est bien virtuel mais les impulsions, je ne les donne pas aux bonnes particules ... ). Et en plus, pour l'interaction faible, il n'y a pas de au dénominateur (contrairement au cas de l'interaction forte).
Ça me fait très peur de ne toujours pas trouver de réponse à ça


N.B.: la signature suivant qu'on ait (+---) ou (-+++) éclaire au moins le signe dont je me posais bien des questions et angoissais beaucoup aussi ... Encore merci ! Et merci pour tous vos autres explications qui m'ont bien aidé !